Methode der Dimensionsreduktion in Kontaktmechanik und Reibung: Eine Berechnungsmethode im Mikro- und Makrobereich

این کار برای اولین بار به صورت بسته یک روش شبیه سازی را برای محاسبه سریع خواص تماس و اصطکاک بین سطوح ناهموار توصیف می کند.

برخلاف روش‌های شبیه‌سازی موجود، روش کاهش ابعاد (MDR) بر اساس نقشه‌برداری دقیق از کلاس‌های مختلف مشکلات تماس سه‌بعدی بر روی کنتاکت‌های تک‌بعدی است. ملافه ها با این حال، در داخل MDR، نه تنها بعد از سه به یک کاهش می یابد، بلکه درجات آزادی مستقلی نیز وجود دارد. بنابراین MDR شامل کاهش بسیار زیادی در زمان توسعه برای اجرای عددی مسائل تماس و زمان محاسبه مستقیم است و در نهایت می‌تواند نقشی مشابه در تریبولوژی به عنوان FEM در مکانیک سازه یا حل‌کننده‌های شناخته شده CFD در هیدرودینامیک ایفا کند. علاوه بر این، محاسبات تحلیلی را بسیار تسهیل می کند و نوعی "خروجی جیبی" از کل مکانیک تماس را ارائه می دهد.
اندازه گیری رئولوژی اجسام در تماس و همچنین توپوگرافی سطحی و خواص چسبندگی آنها به طور مستقیم در محاسبه گنجانده شده است. به طور خاص، امکان ثبت کل دینامیک سیستم - از دینامیک سیستم ماکروسکوپی، از طریق محاسبه تماس ماکروسکوپی و دینامیکی تا تأثیر زبری - در مدل شبیه‌سازی عددی یک وجود دارد. بنابراین MDR اجازه می دهد تا فرآیندهای مشخصه در مقیاس های مختلف ترکیب شوند.

هدف این کتاب از یک سو اثبات موجه بودن و پایایی روش و از سوی دیگر توضیح نحوه رسیدگی بسیار آسان آن به دست اندرکاران علاقه مند است.

Das Werk beschreibt erstmalig in einer geschlossenen Form eine Simulationsmethode zur schnellen Berechnung von Kontakteigenschaften und Reibung zwischen rauen Oberflächen.

Im Unterschied zu bestehenden Simulationsverfahren basiert die Methode der Dimensionsreduktion (MDR) auf einer exakten Abbildung verschiedener Klassen von dreidimensionalen Kontaktproblemen auf Kontakte mit eindimensionalen Bettungen. Innerhalb der MDR wird jedoch nicht nur die Dimension von drei auf eins reduziert, sondern gleichermaßen sind voneinander unabhängige Freiheitsgrade gegeben. Die MDR beinhaltet daher eine enorme Reduktion sowohl der Entwicklungszeit für die numerische Implementierung von Kontaktproblemen als auch der direkten Rechenzeit und kann letztlich in der Tribologie eine ähnliche Rolle einnehmen wie FEM in der Strukturmechanik oder bekannte CFD-Löser in der Hydrodynamik. Darüber hinaus erleichtert sie in hohem Maße analytische Berechnungen und bietet eine Art “Taschenausgabe” der gesamten Kontaktmechanik.
Messungen der Rheologie der kontaktierenden Körper sowie ihrer Oberflächentopographie und Adhäsionseigenschaften finden unmittelbaren Eingang in die Berechnung. Insbesondere ist es möglich, die gesamte Dynamik des Systems – beginnend mit der makroskopischen Systemdynamik über die makroskopische, dynamische Kontaktberechnung bis hin zum Einfluss der Rauheit – in einem numerischen Simulationsmodell zu erfassen. Die MDR erlaubt demnach die Vereinigung der charakteristischen Abläufe verschiedener Skalen.

Zielsetzung des Buches ist es, einerseits die Berechtigung und Zuverlässigkeit der Methode zu belegen, andererseits ihre äußerst einfache Handhabung interessierten Praktikern zu erklären.